JP3619533B2 - Refrigeration equipment - Google Patents
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
- F25B2313/031—Sensor arrangements
- F25B2313/0315—Temperature sensors near the outdoor heat exchanger
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱交換器の熱交換パイプ(例えばU字管)にセンサを取り付けるようにした冷凍装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
熱交換器のU字管にセンサを設けるようにした空気調和機(冷凍装置)を示したものとして、実公平5−19725号公報がある。
この公報で示された空気調和機は、熱交換器の側方のU字管に筒状のセンサホルダを取り付け、そのホルダ内にセンサを挿入するというものである。
【0003】
このようにして、センサを熱交換器に取り付けて、このセンサで熱交換器の温度を検知して、空気調和機内を流れる冷媒の量を制御している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上下に段積み状態に熱交換パイプを配置した熱交換器を凝縮器として用いるようにすると共に、前述のセンサを下段側の熱交換パイプへ取り付けた場合は次のような不具合が生じることがわかった。
すなわち、熱交換パイプの出口側には集合管が備えられるものの、この集合管の管路抵抗並びに重力等によって下段側の熱交換パイプ内の冷媒圧力は、上段側の熱交換パイプ内の冷媒圧力よりも低くなる。
【0005】
従って、この熱交換器内で凝縮した液冷媒は上段側の熱交換パイプよりも下段側の熱交換パイプに溜まりやすくなる。このように凝縮液冷媒が溜まりやすい下段側の熱交換パイプにセンサを設けたのでは、熱交換器のガス冷媒の温度を正確に検出することはできない。言い換えれば、液冷媒の温度変化はガス冷媒の温度変化よりも少ないため、このセンサの検出値に基づいた膨張弁の開度制御では、開度の大きさの幅を十分にとることができなかった。
【0006】
しかも、液冷媒がこの熱交換器に溜まり込むと、この溜まり込んだ部分における熱交換率は、ガス冷媒が溜まり込んでいる部分の熱交換率よりも極端に劣るため、この熱交換器の能力低下は否めなかった。
本発明は、上下複数段に段積み状態に熱交換パイプを配置した熱交換器を凝縮器として用いるようにした場合に、この熱交換器内への液冷媒の貯溜を少なくすると共に、この熱交換器の熱交換効率の低下を少なく抑えることを目的としたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明は、圧縮機から吐出されたガス冷媒を分流器を介して凝縮器の夫々の熱交換パイプへ流し、これら熱交換パイプで凝縮された冷媒を集合管でまとめた後、膨張弁にて減圧して蒸発器へ導びく冷凍装置において、これら熱交換パイプは前記凝縮器内においてほぼ同一形状に蛇行しておりかつこれら熱交換パイプは上下に段積み状態に配置すると共に、前記集合管につながる上段側の熱交換パイプには前記膨張弁の開度を制御するためのセンサを設け、このセンサで検出された値に基づいて膨張弁の開度を制御するようにしたものである。
【0008】
【作用】
このセンサで検出される冷媒はガス状であるため、冷媒の温度変化をすばやく検知して膨張弁の開度を制御する。この制御によって液冷媒は凝縮器に溜まりにくくなる。
【0009】
【実施例】
図1において、1は天井裏に設置されるビルトイン型空気調和機(冷凍装置)の室内ユニットで、図2で示す室外ユニット2と冷媒管3を介してつながれている。
この室内ユニット1には送風機4と、この送風機の風下側に位置する室内熱交換器5と、分流器6と、集合管7と電動式の膨張弁8と、ドレンパン9とが内蔵されている。10は吐出口で、ダクト(図示せず)を取り付けるための筒状のフランジ部材11が備えられている。12は吸込口である。13は天井面14に沿って配置されるパネルで、吸込口12とつながる吸込グリル15が設けられている。
【0010】
前記室内熱交換器5、分流器6、集合管7等の冷媒配管関係については後述する。
そして、送風機4の運転によって、室内空気は実線矢印のように流れ、室内熱交換器5で調温(冷却、加温)された後、吐出口10から吐出され、図示しないダクトを介して室内へ導びかれるようになっている。
【0011】
図2において、室外ユニット2には、圧縮機20と、四方弁21と、室外熱交換器22と、分流器23と、集合管24と、アキュムレータ25とが収納されている。
そして、冷房時は四方弁21を実線状態に設定することによって、圧縮機22から吐出された冷媒は実線矢印のように流れる。そして、室外熱交換器22が凝縮器として、室内熱交換器5が蒸発器として夫々作用し、この室内熱交換器5の作用によって室内は冷房される。
【0012】
一方、暖房時は四方弁21を破線状態に設定することによって、圧縮機20から吐出された冷媒は破線矢印のように流れる。そして、室内熱交換器5が凝縮器として、室外熱交換器22が蒸発器として夫々作用し、この室内熱交換器5の作用によって室内は暖房される。
ここで、一般的に日本国内における空気調和機は、日本の風土から冷房能力よりも暖房能力の方が大きく設定されている。このように設定するためには暖房時の室外熱交換器22の蒸発能力すなわち熱のくみ上げ量を大きくする必要から、室外熱交換器22の方が室内熱交換器5よりも大きくしている。
【0013】
具体的には室外熱交換器22の熱交換パイプの内径を9.52mmとし、室内熱交換器5の熱交換器パイプの内径を7mmとすると共に、全体的に室外熱交換器22の方が室内熱交換器5よりも大きく設定されている。
言い換えれば、室内熱交換器5の方が室外熱交換器22よりも小さいため、暖房時にこの室内熱交換器5においてはなるべく凝縮液冷媒が溜まり込まないようにして、ガス冷媒が多くなることが必要となる。これは、凝縮液冷媒が多くなると、この液冷媒が溜った部分は、ガス冷媒の溜っている部分よりも熱交換能力が低下するためである。
【0014】
ここで本発明の特徴は、凝縮器として作用している室内熱交換器5に、多量の凝縮液冷媒が溜まらないよう膨張弁8の開度を制御することによって、この室内熱交換器5での凝縮能力を最大限に発揮させることである。
図3において、30a,30b,30c,30d,30e,30fは内径が7mm(前述)の熱交換パイプで、上下6段に段積み状態に配置されている。そして、これら6本の熱交換パイプ30a〜30fの入口側(暖房時)には分流器6が、出口側(暖房時)には集合管7がつながれている。31は電動式の膨張弁8を制御するための制御器である。32は2段(上段)側の熱交換パイプ30bに取り付けられた温度センサで、このセンサで熱交換パイプ30b内を流れている冷媒の温度を検出して、その値を制御器31へ送り、制御器31はこの値に基づいて開度を設定し、電動式の膨張弁8へ伝えるものである。
【0015】
夫々の熱交換パイプ30a〜30f内の圧力状態を考えると次のとおりである。すなわち、6段(下段)側の熱交換パイプ30fは1段もしくは2段(上段)側の熱交換パイプ30a,30bよりも集合管7の出口33に近いため、この6段(下段)側の熱交換パイプ30f内の圧力Fが低く、1段もしくは2段(上段)側の熱交換パイプ30a,30b内の圧力A,Bが高くなる。これは、集合管7内の管路抵抗や重力並びに冷媒の流れ方向によるためである。
【0016】
従って分流器6で分配されて各熱交換パイプ30a〜30f内に流入したガス状の冷媒は、これら熱交換パイプ30a〜30f内で凝縮して液化するものの上段側の熱交換パイプ30a,30b内においては冷媒の圧力A,Bが下段側の熱交換器パイプ30f内の冷媒圧力Fよりも高いため、この上段側の熱交換パイプ30a,30b内の液冷媒はスムーズに集合管7に導びかれる。しかしながら下段側の熱交換パイプ30f内の液冷媒は上述したように圧力Fが低いためこのパイプ30f内に貯まりやすくなる。
【0017】
このような状態において、本発明はセンサ32を上段側の熱交換パイプ30bに設けたので、確実にガス冷媒の温度を検出することができ、この検出に基づいて膨張弁8の開度を制御する。すなわち、ガス冷媒の温度が低下してきた場合には制御器31を介して電動式の膨張弁8の開度を大きく(開きぎみ)することによって、室内熱交換器5に溜まり込んでいる冷媒を室外熱交換器22へ強制的に流す。これによって、室内熱交換器(凝縮器)5内はガス冷媒のみとなり、凝縮器5の熱交換能力の上昇を図ることができる。
【0018】
特にこのような制御を、この実施例のようなヒートポンプ式の空気調和機に用いた場合は、暖房時に凝縮器として作用される室内熱交換器5の熱交換能力を十分に発揮することができ、冷房能力よりも暖房能力が多く要求される日本の風土にマッチしたものとすることができる。
尚、本発明は、上記のヒートポンプ式空気調和機に限定されるものではなく通常の冷凍装置にも適応できることは言うまでもない。
【0019】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、圧縮機から吐出されたガス冷媒を分流器を介して凝縮器の夫々の熱交換パイプへ流し、これら熱交換パイプで凝縮された冷媒を集合管でまとめた後、膨張弁にて減圧して蒸発器へ導びく冷凍装置において、これら熱交換パイプは前記凝縮器内においてほぼ同一形状に蛇行しておりかつこれら熱交換パイプは上下に段積み状態に配置すると共に、前記集合管につながる上段側の熱交換パイプには前記膨張弁の開度を制御するためのセンサを設け、このセンサで検出された値に基づいて膨張弁の開度を制御するようにしたので、この凝縮器において液冷媒が溜まりにくくなり、凝縮器の能力を十分に発揮することができる。又、これによって凝縮器の小型化を推進することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の空気調和機(冷凍装置)の内部構造を示す断面図である。
【図2】図1に示した空気調和機の冷媒回路図である。
【図3】図2に示した室内熱交換器の暖房時の冷媒の流れを示す説明図である。
【符号の説明】
5 凝縮器
6 分流器
8 膨張弁
20 圧縮機
30a〜30f 熱交換パイプ
32 センサ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a refrigeration apparatus in which a sensor is attached to a heat exchange pipe (for example, a U-shaped tube) of a heat exchanger.
[0002]
[Prior art]
Japanese Utility Model Publication No. 5-19725 discloses an air conditioner (refrigeration apparatus) in which a sensor is provided in a U-shaped tube of a heat exchanger.
In the air conditioner shown in this publication, a cylindrical sensor holder is attached to a U-shaped tube on the side of a heat exchanger, and the sensor is inserted into the holder.
[0003]
In this way, the sensor is attached to the heat exchanger, the temperature of the heat exchanger is detected by this sensor, and the amount of refrigerant flowing in the air conditioner is controlled.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Here, when the heat exchanger in which the heat exchange pipes are stacked in the upper and lower stages is used as a condenser, and the above-described sensor is attached to the lower heat exchange pipe, the following problems occur. I understood it.
That is, although a collecting pipe is provided on the outlet side of the heat exchange pipe, the refrigerant pressure in the lower heat exchange pipe is reduced by the pressure resistance of the upper heat exchange pipe due to the pipe resistance and gravity of the collecting pipe. Lower than.
[0005]
Therefore, the liquid refrigerant condensed in the heat exchanger is more likely to accumulate in the lower heat exchange pipe than in the upper heat exchange pipe. Thus, if the sensor is provided in the lower heat exchange pipe in which the condensate refrigerant tends to accumulate, the temperature of the gas refrigerant in the heat exchanger cannot be accurately detected. In other words, since the temperature change of the liquid refrigerant is smaller than the temperature change of the gas refrigerant, the opening degree control of the expansion valve based on the detection value of this sensor cannot take a sufficient range of the opening degree. It was.
[0006]
In addition, when the liquid refrigerant accumulates in this heat exchanger, the heat exchange rate in the accumulated portion is extremely inferior to the heat exchange rate in the portion where the gas refrigerant accumulates. The decline could not be denied.
In the present invention, when a heat exchanger having heat exchange pipes arranged in a stacked state in a plurality of upper and lower stages is used as a condenser, the amount of liquid refrigerant stored in the heat exchanger is reduced and the heat The purpose is to suppress a decrease in the heat exchange efficiency of the exchanger.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the present invention allows the gas refrigerant discharged from the compressor to flow to the respective heat exchange pipes of the condenser via the flow divider, and the refrigerant condensed by these heat exchange pipes is collected in the collecting pipe. In the refrigeration system that is decompressed by the expansion valve and led to the evaporator after the compilation , these heat exchange pipes meander in the same shape in the condenser, and these heat exchange pipes are stacked up and down. A sensor for controlling the opening degree of the expansion valve is provided in the upper heat exchange pipe connected to the collecting pipe, and the opening degree of the expansion valve is controlled based on a value detected by the sensor. It is what I did.
[0008]
[Action]
Since the refrigerant detected by this sensor is gaseous, the temperature of the refrigerant is quickly detected to control the opening of the expansion valve. This control makes it difficult for liquid refrigerant to accumulate in the condenser.
[0009]
【Example】
In FIG. 1, 1 is an indoor unit of a built-in type air conditioner (refrigeration apparatus) installed behind the ceiling, and is connected via an outdoor unit 2 and a refrigerant pipe 3 shown in FIG.
The indoor unit 1 includes a
[0010]
The refrigerant piping relationship of the
And by operation | movement of the
[0011]
In FIG. 2, the outdoor unit 2 contains a
During cooling, the four-
[0012]
On the other hand, during heating, the refrigerant discharged from the
Here, in general, an air conditioner in Japan has a larger heating capacity than a cooling capacity due to the Japanese climate. In order to set in this way, the
[0013]
Specifically, the inner diameter of the heat exchange pipe of the
In other words, because the
[0014]
Here, the feature of the present invention is that the
In FIG. 3, 30a, 30b, 30c, 30d, 30e, and 30f are heat exchange pipes having an inner diameter of 7 mm (described above), and are arranged in a stacked state in six stages. A
[0015]
Considering the pressure state in each
[0016]
Therefore, the gaseous refrigerant distributed by the
[0017]
In such a state, since the
[0018]
In particular, when such a control is used for a heat pump type air conditioner as in this embodiment, the heat exchange capability of the
Needless to say, the present invention is not limited to the above-described heat pump air conditioner, and can also be applied to a normal refrigeration apparatus.
[0019]
【The invention's effect】
As described above, the present invention flows the gas refrigerant discharged from the compressor to each heat exchange pipe of the condenser via the flow divider, and collects the refrigerant condensed by these heat exchange pipes in the collecting pipe. After that, in the refrigeration system that depressurizes with an expansion valve and leads to the evaporator, these heat exchange pipes meander in the same shape in the condenser, and these heat exchange pipes are arranged in a stacked state vertically. In addition, a sensor for controlling the opening degree of the expansion valve is provided in the upper heat exchange pipe connected to the collecting pipe, and the opening degree of the expansion valve is controlled based on a value detected by the sensor. As a result, liquid refrigerant is less likely to accumulate in this condenser, and the capacity of the condenser can be fully exhibited. This can also promote downsizing of the condenser.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an internal structure of an air conditioner (refrigeration apparatus) according to the present invention.
FIG. 2 is a refrigerant circuit diagram of the air conditioner shown in FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a refrigerant flow during heating of the indoor heat exchanger shown in FIG. 2;
[Explanation of symbols]
5
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